一起原料輸煤PLC系統故障分析

沈敬輝,劉建偉

(陜西渭河煤化工集團有限責任公司計控電儀部，陜西 渭南 714000)

1 輸煤系統概述

圖1 二期輸煤系統拓撲圖

陜西渭河煤化工集團有限責任公司輸煤控制系統由一、二期輸煤控制系統和三期輸煤控制系統兩個獨立的PLC程控系統組成，PLC系統的應用極大的提高了輸煤系統的自動化程度，減少了人力物力，也為企業原料煤的儲存和供應提供了有力的保障。原料輸煤系統采用技術先進的MODICON 昆騰系列PLC，CPU采用雙機熱備系統，通訊采用RIO總線技術，人機界面系統全面采用靈活直觀的上位機系統。上位軟件采用Wonderware公司的intouch為基礎進行開發，下位編程軟件采用施耐德Unity Pro XL編程軟件，并且成功導入FDB編程技術，系統增加流程預選擇及聲光報警等功能，系統智能化程度高，大大減少了誤操作幾率。PLC系統故障率低，有效的保障了公司生產系統輸煤的穩定性。圖1為原料PLC系統拓撲圖。

2 輸煤系統故障現象原因分析及處理

2.1 故障現象

原料輸煤PLC 系統自投運以來運行一直穩定，突然在2019年3月12日至2019年4月10日一段時間以來，工藝人員反映，在輸煤系統正常運行時，不定期出現一部分輸煤皮帶全部停機，影響正常輸煤。經過近一個月深入檢查，通過查看所有運行皮帶的歷史曲線，發現卸煤流程的皮帶(1PA、1PB、2PA、2PB、HPA、HPB、RPA、RPB 、CPA、CPB)和輸煤3PA、3PB皮帶在運行過程中出現了運行信號突然同時丟失的現象。圖2為輸煤系統上位圖。

圖2 二期輸煤系統上位圖

2.2 故障原因分析

輸煤系統出現上述故障后，電氣部門通過深入技術分析，有一個共同現象是所有出現運行信號丟失的輸煤皮帶信號都來自PLC控制柜的2#程控柜，初步判斷2#程控柜在運行過程中出現了暫態故障，導致PLC中CPU未接收到2#程控柜的信息。導致2#程控柜公共部分出現這種故障的原因主要有兩個方面，即電源和通訊出現問題。從此兩點入手解決問題，首先更換了2#程控柜電源模塊，經運行一段時間后該故障仍舊出現，故判斷該故障與PLC電源模塊無關，排除了電源模塊故障后，基本可以斷定故障來源于2#程控柜通訊信號丟失方面。

經過進一步分析，2#程控柜通訊信號丟失故障有可能由以下幾個問題引起：(1)2#程控柜通訊模塊本體故障導致的信號突然丟失；(2)2#程控柜和其他柜體連接的通訊同軸電纜接觸不良導致的信號突然丟失；(3)其他原因引起的通訊信號突然丟失。通過測試，我們先后排除了通訊模塊本身故障、通訊同軸電纜接觸不良兩項問題的可能性，最終將問題鎖定為：由于外部原因引起的2#程控柜通訊信號突然丟失。

通過以上排查過程后，最后將視線轉移到2#程控柜外部某些因素導致了此種故障。經過層層篩查，確定為在此類故障發生之前，在原料配電室為4臺新裝甲醇泵配備了丹佛斯FC302變頻器，變頻器的控制電纜在敷設過程中與2#程控柜的同軸通訊電纜在電纜橋架中有重疊部分，當變頻器運行時，變頻器自身產生的電磁諧波通過控制電纜導致了2#程控柜通訊時而中斷。

2.3 故障處理

確定原因后，及時對PLC程控柜的接地重新檢查緊固，并將2#程控柜的通訊同軸線纜移至柜子頂端，讓其遠離干擾源。經過以上處理后，輸煤系統PLC通訊突然中斷故障至今再未出現，通過故障排除杜絕了此類故障的發生，提高了設備的運行率，給公司創造了效益。

3 結語

通過此次對輸煤系統PLC 2#程控柜通訊信號突然中斷典型故障的分析及處理得出，隨著現代電子技術的發展，變頻器的應用已日漸廣泛，但不可忽視的是，變頻器在運行中特別是低頻運行中會產生電磁諧波污染，對于周圍同等電壓等級的電氣設備可能影響甚微，但對于周圍電氣通訊設備將會產生很大的干擾，尤其是采用同軸線纜的PLC尤為明顯。因此為了減小變頻器的干擾，保證PLC設備運行穩定，選擇控制電纜時必須采用屏蔽電纜，屏蔽層單側可靠接地，同時盡量使PLC設備以及附屬通訊設備同變頻器設備隔開安裝，杜絕控制電纜及通訊電纜敷設中有重疊部分，只有這樣才能保證PLC設備以及附屬通訊設備長周期穩定運行。